Verbesserter wiederverwertbarer verstärkter Thermoplast
Die meisten in der Industrie verwendeten Laminate basieren nun auf Fasern, die in einer fortlaufenden Schicht einer Polymermatrix verteilt werden. Das EU-finanzierte Projekt "Multiscale reinforcement of semi-crystalline thermoplastic sheets and honeycombs" (M-RECT) wollte einen neuen Thermoplast erstellen, der in funktionalisierte Kohlenstoffnanoröhren integriert wird, die andere verstärkte Polymere übertreffen. Das Projekt deckte die ganze Lieferkette der Kohlenstoffnanoröhrenfunktionalisierung ab, um deren Verbreitung in Polymer-Matrizen zu fördern, den Entwurf der Bauteile, die Fertigung, das Testen und die Verwendung abzuschließen. Wissenschaftler entwickelten Technologien, die zur erfolgreichen Funktionalisierung von Kohlenstoffnanoröhren und einer besseren Verbreitung führen. Die Funktionalisierungsvorgänge sind skalierbar und führten zu einem Patentantrag. Verbundwerkstoff-Laminate auf Basis von Thermoplast-Polymer-Polyetheretherketon (PEEK) und Polyphenylensulfid wurden aus den neuen Materialien hergestellt. Diese Polymere sind im Gegensatz zu Duroplast-Polymeren wiederverwendbar, sie können beliebig oft erhitzt und in jede Form verformt werden. Das Team erstellte die Laminate mit beiden herkömmlichen Fertigungsansätzen sowie einer neuen Imprägnierungstechnologie, für die ein Patentantrag eingereicht wurde. Das Team bewertete die mechanischen Eigenschaften und die Schadenstoleranz dieser Materialien. Die Bruchzähigkeit der PEEK-CNT-Verbundwerkstoffe wurde im Vergleich zu Laminaten ohne Kohlenstoffnanoröhren verbessert. Die Simulationsergebnisse, die mit den im Projekt M-RECT entwickelten Modellen gewonnen wurden, standen in einem guten Verhältnis mit den Testergebnissen zu Validierungskomponenten. Die Modelle sind bei der Anleitung künftiger Entwicklungskampagnen wertvoll. Multifunktionelle Waben wie die gekrümmte, zentrumsymmetrische SILICOMB-Struktur sind aufgrund ihrer verbesserten strukturellen Integrität und des geringen Gewichts interessanter. Die Forscher entwickelten eine Vielfalt neuer sich verändernder Wabensystem auf Grundlage von SILICOMB. Diese könnten erhebliche Vorteile bei der Isolierung und beim Treibstoffverbrauch mit sich bringen. Die Entwicklung wird in einem Folgeprojekt fortgesetzt. Neben der Materialentwicklung erstellte das Team eine Technologie für die Schadensbewertung, die in einen Thermoplast-Verbundwerkstoff für strukturelle Gesundheitsüberwachung passt. Darüber hinaus erstellten Wissenschaftler ein Tool zur Risikobewertung, das an die Mitglieder des Konsortiums für einen Einsatz in der anstehenden Entwicklungsarbeit verteilt wurde. M-RECT hat die Entwicklung und die Nutzung neuer Thermoplastverbundwerkstoffe mit funktionalisierten Kohlenstoffnanoröhren angeregt. Die Übernahme neuer Materialien könnte einen großen Einfluss auf Umwelt und Wirtschaft in Bezug auf die Herstellung, Verwendung und Wiederverwertung haben.
Schlüsselbegriffe
Verstärkte Polymere, Verbundwerkstoffe, Kohlenstoffnanoröhren, thermoplastisch, Waben
